Секрет мгновенной атаки слизью бархатного червя
Бархатный червь — медлительное и неприметное существо. Однако у него есть секретное оружие. Когда на пути попадается ничего не подозревающая добыча, червь выпускает мгновенную струю липкой слизи из отверстий на голове, которая опутывает жертву.
Исследователи из Гарвардской школы инженерных и прикладных наук (SEAS) и университетов Чили, Коста-Рики и Бразилии изучили механизм этой атаки. Их работа, опубликованная в Nature Communications, показывает, как медленный и нейрологически простой организм выполняет такое быстрое и точное движение.
Анатомия "пушки" для слизи
Аппарат для выстрела слизью устроен как большой шприц с эластичной трубкой на узком конце, похожей на шею гибкой трубочки для питья. Слизь производится и хранится в резервуаре, а выходит через две крошечные сопла — папиллы на голове червя.
Ключевое открытие: медленного и мягкого сжатия резервуара достаточно, чтобы выбросить слизь с большой скоростью и силой. Форма и эластичность папилл обеспечивают, чтобы слизь при выходе разбрызгивалась во всех направлениях, подобно воде из извивающегося садового шланга.
«Геометрия системы позволяет червю стрелять быстро и покрывать большую площадь. В этом и есть магия», — говорит ведущий автор Андрес Конча, бывший постдок Гарвардской SEAS, а ныне доцент Университета Адольфо Ибаньеса в Чили.
Микрофлюидная система в природе
Чтобы добиться эффекта «извивающегося шланга» в микроскопических каналах диаметром от 50 до 200 микрон, червь использует эластичность и гофрированную форму своих папилл. Эти особенности снижают скорость потока жидкости, необходимую для колебаний трубки.
Охарактеризовав эту гибкую микрофлюидную систему, исследователи предполагают, что её принципы могут быть использованы для создания устройств, производящих мелкие капли жидкости или волокнистые сети, или для смешивания нескольких веществ в лабораторных или промышленных условиях.
«Наша работа показывает, как эволюция воспользовалась простым физическим принципом для поведенческого ответа», — объясняет соавтор Л. Махадеван, профессор прикладной математики, биологии и физики в Гарварде.
Будущие исследования
Уникальные свойства слизи бархатного червя открывают новые направления для исследований. «Одна из амбиций — создать синтетический клей с такими же свойствами для биотехнологических применений», — говорит Конча.
Также остаётся вопрос, как механизм выброса эволюционировал для работы у червей, сильно различающихся по размеру — от детёнышей в один дюйм до взрослых особей длиной 8–9 дюймов.
Исследователи отмечают, что большинство животных для сложного разбрызгивания жидкости, в отличие от бархатного червя, требуют активного движения и контроля. Конча планирует изучить этот вопрос на примере ядовитых плюющихся пауков в Чили.